Zdjęcia satelitarne mogą być wykorzystywane także np. do śledzenia stanu lasów poprzez monitorowanie zmian w pokryciu drzewami, do identyfikacji nielegalnego wyrębu lub praktyk użytkowania gruntów, które mogą uszkodzić ekosystemy, oraz do monitorowania przepływu zanieczyszczeń i innych substancji przez środowisko.
Katastrofa na Odrze – czy mogliśmy ją przewidzieć?
Tegoroczna katastrofa ekologiczna w rzece Odrze była, według polskich i niemieckich raportów, najprawdopodobniej skutkiem gwałtownego rozrostu glonów gatunku Prymnesium parvum, tzw „złotej algi”. Według naukowców, masowy zakwit mogły wywołać różne czynniki, m.in. w tym upały, susza hydrologiczna, wysokie nasłonecznienie lub zanieczyszczenia chemiczne. Podobne sytuacje mogą zdarzyć się również w przyszłości, ale bieżąca analiza zdjęć satelitarnych, skorelowana z czujnikami umieszczonymi w wodzie może pomóc je przewidzieć i, odpowiednio wcześniej, uruchomić działania zapobiegawcze.
W rzeczywistości, algi występują niemal we wszystkich zbiornikach wodnych, zarówno morskich, jak i słodkowodnych. Fotosyntetyzujący fitoplankton, choć zwykle nie stanowi poważnego zagrożenia, wypełnia ważną niszę na dole łańcucha pokarmowego stanowiąc pożywienie dla wielu gatunków. Problem pojawia się, gdy do zakwitu glonów dochodzi nagle i gwałtownie, a wśród ich gatunków pojawiają się takie, które mogą szybko zdestabilizować i zniszczyć otaczające je ekosystemy. Z taką sytuacją mieliśmy do czynienia w Odrze, jednak problem dotyczy także innych ciągów i zbiorników wodnych, w tym pasów wód przybrzeżnych w zasadzie na całym świecie. Gwałtowny rozrost glonów wpływa negatywnie nie tylko na żyjące w wodzie organizmy, ale także na całe gałęzie gospodarki – np. transport wodny czy turystykę.
Algi widoczne z kosmosu
Co ciekawe, gwałtowny rozkwit alg doskonale widoczny jest na zdjęciach satelitarnych. Wykorzystywane są one zresztą już teraz, do monitoringu tego typu zjawisk w innych krajach.
„Gdy przeanalizujemy zdjęcia satelitarne, wyznaczając na ich podstawie indeks zawartości chlorofilu NDCI, możemy zauważyć moment intensywnego wzrostu glonów. Już na pierwszy rzut oka widać, że współczynnik zawartości chlorofilu w Odrze w lipcu był znacznie niższy, niż w sierpniu. Podobnego zjawiska nie obserwujemy na pobliskim jeziorze Stawskim” – mówi dr Artur Nowakowski, ekspert w zakresie badania zdjęć satelitarnych z TUATARA, zajmujący się m.in. analizą obrazów z zastosowaniem sztucznej inteligencji.
Warto dodać, że dr Nowakowski przeanalizował publicznie dostępne zdjęcia z satelity Sentinel-2. W wypadku zastosowań danych komercyjnych możliwe jest uzyskanie znacznie lepszych obrazów, o większej rozdzielczości i szczegółowości oraz – przede wszystkim – pochodzących z dużo bardziej zbliżonych do siebie w czasie momentów. Odpowiednie zestawienie oraz analiza takich zdjęć pozwolić może na dokładne wykrycie momentu zagrożenia.
„Dosyć łatwo wyobrazić sobie stałą analizę tego typu zdjęć z zastosowaniem technik analizy zdjęć satelitarnych i sztucznej inteligencji tak, żeby niepokojące zjawiska były wykrywane i raportowane niemal natychmiast albo nawet możliwe było oszacowanie ich ryzyka z pewnym wyprzedzeniem. W połączeniu z systemem czujników lub pomiarów rzecznych, o których mówią przedstawiciele instytucji publicznych, mogłoby to stanowić doskonały system wczesnego ostrzegania tak, by odpowiednie służby mogły zareagować na czas w podobnych przypadkach w przyszłości” – dodaje dr Nowakowski.
Dane satelitarne mają duży potencjał, aby przyczynić się do dalszego wyjaśniania katastrofy na Odrze. Warto jednak pamiętać, że niezależnie od prawdziwych przyczyn katastrofy, analiza zdjęć satelitarnych to narzędzie, które może pomóc przede wszystkim w bieżącym dbaniu o dobrostan zbiorników i ciągów wodnych w Polsce. Już teraz możliwe jest wykorzystywanie ich np. do namierzania nielegalnych źródeł zanieczyszczeń (jak na przykład zrzutów chemikaliów, o których mówi się w kontekście Odry), monitorowaniu poziomu wód czy wycieków chemikaliów.
W TUATARA pracujemy obecnie nad platformą analizy zdjęć satelitarnych z wykorzystaniem sztucznej inteligencji, metod computer vision i uczenia maszynowego dla pierwszego satelity kosmicznego Omanu. W Polsce korzystamy głównie z satelitów europejskich oraz amerykańskich, a wykorzystanie zdjęć satelitarnych staje się coraz popularniejsze w różnych zastosowaniach. Dzięki ciągłemu rozwojowi nowych metod analizy i dostępności coraz dokładniejszych zdjęć satelitarnych otwierają się obecnie nowe możliwości monitorowania stanu środowiska w Polsce. Dr Artur Nowakowski
EARTH OBSERVATION LEAD, TUATARA
Zdjęcia satelitarne w służbie środowisku
Analiza obrazów satelitarnych może pomóc w ochronie środowiska, nie tylko cieków i zbiorników wodnych. Może być skutecznie wykorzystana do monitorowania systemów naturalnych i identyfikacji potencjalnych zagrożeń. Na przykład, zdjęcia satelitarne mogą być wykorzystywane do śledzenia stanu lasów poprzez monitorowanie zmian w pokryciu drzewami, do identyfikacji nielegalnego wyrębu lub praktyk użytkowania ziemi, które mogą uszkodzić ekosystemy, oraz do monitorowania przepływu zanieczyszczeń i innych substancji przez środowisko. Ponadto, zdjęcia satelitarne mogą być wykorzystywane do monitorowania klęsk żywiołowych, takich jak pożary, powodzie i huragany, dostarczając istotnych informacji pomocnych w reagowaniu i usuwaniu skutków katastrof. 
Jedną z kluczowych korzyści analizy zdjęć satelitarnych w ochronie środowiska jest możliwość regularnego zbierania i analizy dużych ilości danych, co pozwala na ciągłe monitorowanie i ocenę środowiska. Na przykład, zdjęcia satelitarne mogą być wykorzystywane do monitorowania przemieszczania się zanieczyszczeń i innych szkodliwych substancji, pomagając w identyfikacji potencjalnych źródeł skażenia i podejmowaniu działań zapobiegających dalszym szkodom. Ponadto, zdjęcia satelitarne mogą być wykorzystywane do monitorowania stanu lasów, terenów podmokłych i innych siedlisk przyrodniczych, umożliwiając wczesne wykrywanie zmian, które mogłyby wpłynąć na zdrowie tych ekosystemów. Analiza zdjęć satelitarnych to potężne narzędzie ochrony środowiska i zapewnienia zdrowia systemów naturalnych dla przyszłych pokoleń.
Dzięki analizie zdjęć satelitarnych możemy:
- Identyfikowanie i monitorowanie zmian na powierzchni Ziemi, w tym pokrywy roślinnej i zmian w użytkowaniu gruntów, w celu śledzenia stanu systemów naturalnych.
- Wykrywanie i monitorowanie nielegalnych działań, takich jak wyrąb lasów czy górnictwo, które mogą szkodzić środowisku.
- Monitorowanie przepływu zanieczyszczeń i innych substancji przez środowisko.
- Dostarczanie szczegółowych i dokładnych informacji o klęskach żywiołowych, takich jak pożary, powodzie i huragany, w celu pomocy w reagowaniu i usuwaniu skutków.
- Tworzenie szczegółowych map i modeli 3D powierzchni Ziemi, które mogą być wykorzystywane w różnych zastosowaniach związanych z ochroną środowiska.
- Monitorowanie i egzekwowanie zgodności z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska.
- Regularne gromadzenia dużych ilości danych, umożliwiających stały monitoring i ocenę środowiska.
